充电原理

充电原理（精选四篇）

充电原理 篇1

一、跑马灯指示型万能充电器

图2为该款跑马灯指示型万能充电路原理图, 本电路完全根据实物绘制整理。

1.电路组成

从原理图中可知, 该万能充实质就是一个小型开关电源电路, 整个电路大致可分为以下几个部分:输入整流滤波电路、开关振荡电路、过压保护电路、次级整流滤波电路、稳压输出电路、自动识别极性及充电电路、跑马灯充电指示电路等。

2. 电路基本工作原理

当充电器插到交流电源上后, 220V交流电压经D1半波整流、C1滤波, 得到约300V左右的直流电压。由Q1、T1、R1、R3、R4、R5、C2等元件组成的开关振荡电路将直流转换为高频交流, 振荡过程如下。

通电瞬间, +300V电压通过启动电阻R1为开关管Q1提供从无到有增大的基极电流IB, Q1集电极也随之产生从无到有增大的集电极电流IC, 该电流流经开关变压器T1的1-2绕组, 产生上正下负的自感应电动势, 同时在T1的正反馈绕组3-4中也感应出上正下负的互感电动势, 该电动势经R3、C2等反馈到Q1的基极, 使IB进一步增大, 这是一个强烈的正反馈过程。

在这个正反馈的作用下, Q1迅速进入饱和状态, 变压器T1储存磁场能量。此后正反馈绕组不断的对电容C2充电, 极性为上负下正, 从而使Q1基极电压不断下降, 最后使Q1退出饱和状态, T1 1-2绕组的电流呈减小趋势, T1各绕组的感应电动势全部翻转, 此时T1 3-4绕组的感应电动势极性为上负下正, 该电动势反馈到Q1的基极后, 使IB进一步减小, 如此循环, 进入另一个强烈正反馈过程, 使Q1迅速截止。随后C2在自身放电及+300V对它的反向充电的作用下, 又使Q1基极电压回升, 进入下一轮循环, 从而产生周期性的振荡, 使Q1工作在不断的开、关状态下。

在Q1截止期间, T1次级绕组 (5-6绕组) 感应电动势的极性为上正下负, 此时D3导通, 该电动势对电容C4充电, 在C4上得到约10V (带负载时约7.6V) 左右的直流电压, 向负载供电。

在T1正反馈绕组外还设有由D2、C3、Z1组成的过压保护电路, 当220V电源电压异常升高导致输出电压也升高时, 过压保护电路中的稳压二极管Z1将反向击穿导通, 使开关管停振, 输出端无电压, 起到保护作用。

Q3的基极在5.1V稳压二极管的作用下, 电压稳定在5V左右, Q3发射极电压约为4.2V。Q4-Q7组成能自动切换极性的充电回路。被充电的手机电池接到U1与U2之间时, 当电池极性为如图1所示左负右正的时候, 位于对角线上的Q4与Q6将导通, Q5与Q7截止, 充电电流方向如图1中箭头所示;当电池反接时, 则Q5与Q7导通、Q4与Q6截止, 充电电流方向与刚才相反。即无论电池极性如何, 该电路均能保证按正确的极性为电池充电。

LED7为电源指示灯, 充电器插上220V交流电时, 该灯即发光, 在充电过程中熄灭, 直至电池充满后再次发光。

LED1-LED6两两串联组成三组跑马灯指示电路, 在跑马灯控制芯片ZXT-604的控制下, 三组发光二极管将轮流发光, 由于这六只发光二极管在电路板上交叉布局安装, 所以在充电过程中, 形成跑马灯 (旋转) 的充电指示效果。

由于在未插上充电电池时, Q2处于微导通状态, 其C极电压仅为约1.2V, 此时, 只有电源指示灯LED7处于正偏状态发光, 而跑马灯电路因达不到工作电压不工作, LED1～LED6不发光。而插上电池后的充电过程中, 由于Q3导通增强, 使Q2处于饱和导通状态, 其C极电压达到约7.6V左右, 此时电源指示灯LED7因反偏而熄灭, 而跑马灯电路得电工作, LED1～LED6轮流发光以作为充电指示。

3. 电路装配中应注意的问题

装配完成后的电路板如图3所示。该万能充虽然电路简单、元器件数量不多, 但是作为初学者的中职学生们在装配的过程中还是经常会出现各种各样的问题, 主要有以下几个:

(1) 二极管装错

本电路中, D2、D3、D4、D5、Z1五只二极管外形、颜色相同, 体积小, 型号字迹不易辩认, 如不提醒, 常有学生将这五只二极管装错。这五只二极管, D2、D3、D4为同一型号:1N4148, D5型号为C5V1, Z1型号为C2, 后两只为稳压二极管。

(2) 三极管装错

由于本电路采用分立元件, 一共有7只三极管, 其中Q2～Q7分别为S8050和S8550各3只, 前者为NPN, 后者为PNP, 一字之差, 学生很容易看错。而开关管Q1, 安装时装错极性也是常见错误之一, 本人甚至发现厂家提供的不同批次套件中Q1 (D13001) 竟然出现两种完全相反的排列!所以一定要求学生测量准确后再安装。

(3) 其它常见错误

电解电容极性装错、色环电阻识别不熟导致装错、开关变压器安装前未测量确认三组绕组是否断线、发光二极管不懂判断极性导致装反等。

(4) 电路板自身错误纠正

由于此电路套件采购自小厂, 其做工十分一般, 也存在一些错误 (电路板如图4所示) , 在指导学生安装时, 指导老师应提前纠正一些明显错误:

1) 电路板上有两处标有“R2”, 其中标为卧式安装的R2实际安装中应留空, 不装任何元件;标为立式安装的R2实际应为“D2”, 且极性应为“左负右正”。

2) 电路板中电容C2下方有一电解电容未标序号, 实际应为C3。

3) 电路板中D3下方有一发光二极管未标序号, 实际应为LED3。

建议在学生安装完所有元件后, 由指导老师检查确认无误后再通电试机。此外, 两电源金属片与电路板相接触处的铜箔 (图4中的L和N两处的六个小三角) 应提醒学生进行镀锡, 以防氧化, 但不用将金属电源接触片焊死在上面。

4. 元件清单

(所有元件的实物如图5所示)

5. 装配完成后的检查

在学生完成电路的全部组装, 并经老师检查无误后, 可通电试机, 在不接充电电池的情况下, 将本充电器插入220V插座后, 若电源指示灯LED7发光, 则基本表示电路安装成功。当然, 此时可装上一块充电电池进一步测试, 若充电过程中, 电源指示灯熄灭, 流水彩灯旋转发光, 则整个电路安装成功。在保证安全的情况下, 可指导学生测量、记录电路中各关键点电压, 测量中提醒学生注意“冷地”、“热地”问题!

6. 使用中的常见故障

与市面上购买的此类廉价充电器一样, 该充电器在使用中也容易损坏, 常见为开关管Q1击穿, 同时也伴随R5、R6开路。可将Q1更换参数稍高的D13003, 能一定程度提高电路可靠性。

7. 特别建议

因在今年的职业学校技能竞赛中, “电子产品装配与调试”项目不再采用往年让竞赛选手对照已有原理图使用PROTEL软件进行抄画的模式, 而是采用更加贴近实际的模式, 对照实体电路反向绘制电路原理图, 故在安装此电路前, 对于高年级的学生, 可以先只给出空电路板, 要求学生对照电路板实物进行“抄板”训练, 画出电路原理图, 其后再给出该标准电路图进行对照, 让学生逐步掌握“抄板”的技巧及电路图的规范画法。有条件的最好上机用PROTEL DXP 2004进行绘制。

二、采用充电专用集成电路芯片CT3582的万能充电器

这是一款采用充电专用集成电路芯片CT3582的万能充电器电路, 图6是其外观图, 图7为电路原理图, 本电路同样完全根据厂家提供实物绘制整理, 整体原理与上述电路大同小异。主要区别在于该充电器采用了专用芯片CT3582, 可靠性更高, 充电效果也更佳。

该电路元件更少, 安装成功率更高, 因原理与上述电路基本相同, 不再详细叙述, 只简单介绍CT3582引脚功能:

1脚:接被充电电池

2脚:接充电指示灯

3脚:接充电指示灯

4脚:接电源指示灯

5脚:模式选择 (该脚接Vdd时, 充电指示为2灯或3灯模式, 接GND时世七彩灯指示模式)

6脚:GND

7脚:接被充电电池

8脚:电源正极Vdd

该充电器同样具体自动识别极性功能。充电指示所采用的是一只七彩发光二极管LED2, 在充电过程中, 以七彩闪烁方式作充电指示。此外, 该电路在开关管Q1集电极处设有由R1和C1组成的消尖峰电路, 对开关管能起到一定保护作用。

无线充电原理详解 篇2

由于无需使用充电线缆，给消费设备进行无线充电有许多吸引人的地方。也许应该说得更明白点，无线充电的目的是通过不同于有线或连接器等的创新方式提供给设备电池充电的新途径。

无线充电方式在诸如电动牙刷等许多消费设备中已经非常流行，其中最主要的一种方法是基于麦克斯韦定律的感应方法，即来自某个线圈的磁场变化会在另外一个与之耦合的线圈中产生电流。虽然使用磁场的感应方法适合类似上述这样的许多小设备，但在平板电脑和智能手机等更加现代的消费电子设备中使用这种方法面临着诸多工程设计挑战。

随着馈送给电池的功率的增加，相对效率或摆放耦合线圈的灵活性要求也会提高。这种感应方法的主要考虑因素是如何控制产生或“发送”能量并使用感应磁场传送给“接收”设备的信号所产生的电磁干扰(EMI)。接收设备随后将磁场能量转换为电能再给电池充电。Wi-Fi、蓝牙、近场通信(NFC)、蜂窝系统和调频广播是众多无线语音和数据连接方法中的一些例子，它们可能都会受到这种电磁场的干扰。

当然，另外一个考虑因素是使功率传输效率尽可能高，即使在更高功率电平和更宽摆放误差等挑战约束条件下。在过去几年中，业界对于如何实现感应充电技术提出了许多新的想法，但规避EMI影响的进展不像期望的那样顺利，因为达到EMI兼容需要付出艰巨的努力，

最近这方面的挑战得到了进一步发展，这得感谢无线充电联盟(WPC)的不懈努力。WPC是美国消费电子(CEA)组织的一项行动计划，目的是鼓励进一步研究开发，使无线充电更加引人注目，从而得到更大消费群体的青睐。

感应方法的另外一个众所周知的约束条件是需要精确地配对充电器和被充设备，这可以用电动牙刷例子来很好地描述。充电器基板上有一个小塔，从放置待充电牙刷的基板上升出来。使用这种方法可以使两个线圈完美匹配，以确保磁能的传输。任何稍微的不对齐都会完全丢失功率传输能力。在使用诸如智能手机或平板电脑等要求稍大功率电平的其它设备时，这种使用方法显然很不方便。最后，存在如何解决电热损失的问题。充电器功率越高，热量损失越大。这对温度高度敏感的锂离子电池来说更是个问题，很可能会在今天外形高度紧凑的消费电子设计中产生元件应力。

使用电容架构是可以代替磁场无线充电的另外一种无线充电方法，这种方法的原理类似于电场的麦克斯韦定律。这种概念已经被村田公司采纳，并被广泛引入新的设计。该公司的做法是使用准静电电场并通过电容传输能量，这种电容则是由属于物理上分开的器件的两个电极组成。将这两个器件彼此靠近就能形成一个电容阵列，并用来传输能量。图1a显示了这种方法的基本原理。

充电原理 篇3

关键词：电容器堆,故障排除,充电电路

西门子MOBILETT PLUS HP是一台高频移动X线机,其控制电路是以CPU为核心,采用软件程序控制和先进的逆变充电电路,使得该机体积小,功率大,操作方便,智能化程度高,故障时有错误代码显示,给维修带来了方便。下面介绍该机逆变电容充电电路的基本功能和工作过程,并对该部分产生的故障进行分析和维修。

1 工作原理

整个充电电路是由以下几部分组成:电源板D8,CPU控制板D1,充电控制板D7,电源逆变部分M10和M11的电容器堆。电容器堆由M10内的六个电容器和M11内二个外加电容器并联组成,每个电容器为18m F,360V,总的容量约为144m F。

D7板上的三个信号控制M10和M11电容器堆的充电,“CHARGE HIGH”信号是控制在高负荷条件下的充电信号,“CHARGE LOW”信号是维持电容器堆M10和M11电压水平的维持信号,“DESCHARGE”信号是控制电容器堆M10和M11的放电信号。

一旦接通电源,包括初始化状态的自检完成后,M10和M11电容器堆的充电程序在“CHARGE HIGH”信号的控制下开始启动,控制板D1上的CPU发出控制信号,送到充电控制板D7,D7板产生一组给电容器堆充电的逆变控制脉冲,充电的高低由脉宽调制来控制,充电的速率控制在>1.4V/s和<28V/s之间。首先电容器堆被充到150V,关闭“CHARGE HIGH”信号,监控150V电压至少能保持5秒不变,再次打开“CHARGE HIGH”信号完成整个充电程序。

充电程序结束后,调整电路维持着电压水平保持不变。根据选择k V的高低,决定了充电电压的高低:小于45k V时充电充至300V,≥45k V和<50k V时充电充至325V,≥50k V时充到350V。

在充到150V电压保持5秒期间,电容器的电压有可能跌落,电容器堆的泄漏电流被不断监测,假如跌落太大超过允许值,控制信号“DISCHARGE”即被打开放电,同时显示错误信息,表示电路有故障。

电容器堆的充放电信号被CPU板D1上的“CAPVOL”信号监控,此信号决定着充电、维持和放电的过程,也控制着显示面板上绿灯点亮的“READY”信号,当“CAP VOL”实际值超过Uc-0.8 V的门槛电压时,“CHARGE HIGH”信号被关闭,显示面板上的“ready”绿色指示灯点亮。然后“CHARGE LOW”信号被打开,电容器电压的实际值被一个低充电电流调整到期望的最终值。只要电容器电压的“CAP VOL”实际值在±1.2V的容许范围内,“ready”绿色指示灯就持续点亮。

假如电容器电压“CAP VOL”实际值不在±1.2 V的门槛电压范围内,比如较大的漏电或重选k V,控制显示面板上的“ready”绿色指示灯即关闭,电容器由充电信号“CHARGE HIGH”控制再充电,或者由放电信号“DISCHARGE”控制放电,直到电容器堆上的实际电压值“CAP VOL”在±0.8 V的容许范围内,控制显示面板上的“ready”绿色指示灯又重新点亮,系统已准备好可以曝光。

2 故障排除

下面就该机充电控制电路的两例同一现象的故障进行判断分析和检修:

故障现象1开机自检不通过,“ready”绿色指示灯不亮,有糊味直至冒烟,面板显示故障代码ERR17。

检查分析查手册故障代码ERR17为电容充电速度太慢,解释是充电速度小于1.4V/s,可能的原因为:放电开关S10是否处于放电位;充电电路及电容器是否有连接不好;检查D8板和D7板的U8和U1保险丝;检查电容器堆的容量和做充电测试;检查电源部分或电容器有无短路。通过检查前三个可能被排除,做电容充电测试P03程序通不过,测试一开始就报警显示ERR17,最后把重点放在充电电容器上。先将电池组四个插头拔除,再将S10开关拨至放电位放电,在机器的侧面拆开M10,拖出电容器堆,里面共有六个18m F的大电容并联,检查后发现其中一个电容被击穿漏液,将其更换。

在机器的后部拆开M11,内有两个18 m F的大电容并联,再通过保险丝U11和M10的六个大电容并联。经过S10放电后测量,电容两端仍有150V电压,将电容两端接至S10下方的R103放电端子放电后,测量U11保险丝熔断,更换U11后故障修复。故障现象2故障现象同上,但无糊味和冒烟,面板显示相同故障代码ERR17。

检查分析故障现象和错码与上述相同,按照上述的可能原因逐项进行了排除,检查电容组和U11保险丝无异常,用电容表和指针表测量每个电容的容量和充放电均正常,做充电测试P03程序,测试充电向上充到约320V就报警显示ERR17,做电容格式化测试P06程序,充电和保压150V、250V和299V通过,再向上做325V时通不过,在充到约320V时报警显示ERR17,与P03测试结果相似。

检查电源D8板,D8是一个开关电源板,输出八组电源供给机器的各个部分,其中与充电电路有关的有CPU控制板D1的三组电源,另有一组提供充电控制板D7的电容充电电源。检查D1板电压正常,测量提供D7板的电容充电电压偏低,正常值为380V~420V,实测只有约328V,再测量其它组电源,有两组供给灯丝和旋转阳极板的电压也偏低,总共有三组电压偏低。将D8板负载全部脱开后测量空载电压,三组异常的电源仍低于正常值,其中提供电容充电的电压约为331V,说明充电电路的负载正常,开关电源D8板损坏,更换D8板后,做P03测试,开始充电充到350V,然后放电放到299V,显示电容总容量0.14F,再充电到350V后通过测试,故障修复。

3 讨论

该机充电电路的故障大多为电容漏电或击穿短路损坏,损坏后可导致U11熔断,U11为两端螺丝固定的40A特殊保险丝,不易购买,由于电池组的使用率很低,加上不定期充放电导致损坏而弃置不用,故U11可用电池组的保险丝U310来替代,也不影响机器的正常使用。电容的好坏除了外观异常外有时不一定能明确判断,特别是少量漏电引起充电速度变慢而出错,可用P03程序测试来进行辅助诊断。机器在使用率不高或长期不用时,应定期做P06程序,这样对长期没有充放电的电容有修复保养作用,也可判断电容器堆的性能好坏。另外,更换新电容后也必须做P06。值得注意的是,打开外壳检修时要先用S10开关放电,同时要拔除电池组的四个插头,以免引起电击危险。在U11保险丝熔断后,M11内电容上充的电压则无法通过S10放掉,应通过其下方设置的R103放电端子进行放电,方可安全地进行检修。

参考文献

[1]王瑞玉.医用移动式数字X射线机原理构造和维修[M].北京:中国医药科技出版社,2004.

[2]朱大荣,汪荣.SIEMENS MOBILETT PLUS HP床边X光机充电电路故障维修1例[J].医疗设备信息,2006,15(6):108-109.

[3]鞠永健.GE AMX4型移动式X线机故障检修[J].医疗卫生装备,2006(8):98.

充电原理 篇4

电动车充电器实际上就是一个开关电源加上一个检测电路,目前很多电动车的 48V 充电器都是采用 KA3842 和比较器 LM358 来完成充电工作

理图如图 1 所示

工作原理

220V 交流电经 LF1 双向滤波.VD1－VD4 整流为脉动直流电压,再经 C3 滤波后形成约 300V 的直流电压,300V 直流电压经过启动电阻 R4 为脉宽调制集成电路 IC1 的 7 脚提供启动电压,IC1 的 7 脚得到启动电压后,(7 脚电压高于 14V 时,集成电路开始工作),6 脚输出 PWM 脉冲,驱动电源开关管(场效应管)VT1 工作在开关状态,流通过 VT1 的 S 极-D 极-R7-接地端.此时开关变压器 T1 的 8-9绕产生感应电压,经 VD6，R2 为 IC1 的 7 脚提供稳定的工作电压，4 脚外接振荡阻 R10 和振荡电容 C7 决定 IC1 的振荡频率, IC2(TL431)为精密基准压源,IC4(光耦合器 4N35)配合用来稳定充电压,调整 RP1(510 欧半可调电位器)可以细调充电器的电压,LED1 是电源指示灯.接通电源后该指示灯就会发出红色的光。VT1 开始工作后,变压器的次级 6-5 绕组输出的电压经快速恢复二极管 VD60 整流,C18 滤波得到稳定的电压(约 53V).此电压一路经二极管 VD70(该二极管起防止电池的电流倒灌给充电器的作用)给电池充电,另一路经限流电阻 R38,稳压二极管 VZD1,滤波电容 C60,为比较器 IC3(LM358)提供 12V 工作电源,VD12 为 IC3 提供基准压,经 R25,R26,R27 分压后送到 IC3 的 2 脚和 5 脚。

正常充电时，R33 上端有 0.18－0.2V 的电压，此电压经 R10 加到 IC3 的 3 脚，从 1 脚输出高电平。1 脚输出的高电平信号分三路输出，第一路驱动 VT2 导通，散热风扇得开始工作，第二路经过电阻 R34 点亮双色二极管 LED2 中的红色发光二极管，第三路输入到 IC3 的 6 脚，此时 7 脚输出低电平，双色发光二极管 LED2 中的绿色发光二极管熄灭，充电器进入恒流充电阶段。当电池压升到 44.2V 左右时，充电器进入恒压充电阶段，流逐渐减小。当充电流减小到 200MA－300MA 时，R33 上端的电压下降，IC3 的 3 脚电压低于 2 脚，1 脚输出低电平，双色发光二极管 LED2 中的红色发光二极管熄灭，三极管 VT2 截止，风扇停止运转，同时 IC3 的 7 脚输出高电平，此高电平一路经过电阻 R35 点亮双色发光二极管 LED2 中的绿色发光二极管（指示电已经充满，此时并没有真正充满，实际上还得一两小时才能真正充满），另一路经 R52，VD18,R40,RP2 到达 IC2 的 1 脚，使输出电压降低，充电器进入 200MA-300MA 的涓流充电阶段（浮充），改变 RP2 的电阻值可以调整充电器由恒流充电状态转到涓流充电状态的转折流（200－300MA）。常见故障 这种类型充电器的常见故障有下面几种情况：

1、高压电路故障：该部分路出现问题的主要现象是指示灯不亮。通常还伴有保险丝烧断，此时应检查整流二极管 VD1-VD4 是否击穿，电容 C3 是否炸裂或者鼓包，VT2 是否击穿，R7,R4 是否开路，此时更换损坏的元件即可排除故障，若经常烧 VT1,且 VT1 不烫手，则应重点检查 R1,C4,VD5 等元器件，若 VT1 烫手，则重点检查开关变压器次级路中的元器件有无短路或者漏电。若红色指示灯闪烁，则故障多数是由 R2 或者 VD6 开路，变压器 T1 线脚虚焊引起。